吉林大学硕士学位论文.doc

吉林大学硕士学位论文开题报告课题名称:OFDM系统中时频同步算法的研究学院:通信工程学院专业:信号与信息处理学号:2009522104姓名:盛蕊指导教师:王珂教授2010年10月目录一、课题研究背景与意义 1二、国内外研究现状 4三、问题的提出 7四、解决问题的方案 &C算法的基本原理 &C算法具体实现的流程 11五、主要工作内容 13六、任务时间安排 13七、参考文献 13一、课题研究背景与意义在无线信道中,信号从发射天线到达接收天线时,由于信道中的云层、山脉以及建筑物等的影响,会产生多径衰落现象[14][15]。多径衰落现象会引起符号间干扰ISI,降低系统性能。当系统的传输数据较低时,可以采用自适应均衡技术来够满足系统的要求[16-18]。然而,当信息传输速率大幅度增加时,可分离的径数也随之增加,均衡器的设计会变得越来越复杂。因此,在为了克服多径衰落引起的ISI,可以采用多载波调制技术。正交频分复用(OFDM)技术[1]提出于上世纪六十年代,它的基本思想是将一路高速的信息数据流经过串并变换,分成多路并行低速数据流,分别调制相互正交的载波,再迭加在一起进行发送;接收端用相应的多个载波对接收信号进行相关解调,得到多路低速率信息数据,再进行并串变换,从而恢复原来的高速信号。由于采用并行传输,每个子载波上的信号的带宽远小于信道相干带宽,符号周期远大于信道多径时延扩展,信号只发生平坦衰落。这样,经过多载波调制使对宽带频率选择性信道的处理变为较简单的对窄带平坦衰落信道的处理。因此,多载波调制处理宽带高速信号具有固有的优势。OFDM系统的原理框图如图1-1所示。图1-1OFDM系统的原理框图与单载波调制系统相比,多载波系统主要具有以下优点:1)抗频率选择性衰落的能力强:OFDM系统通过将单路高速数据流变换为多路并行低速信号,增大了信息码元周期,从而降低了多径时延扩展在信息码元周期中所占的百分比,这样,有效地减小了多径时延扩展造成的码间串扰(ISI),提高系统抗频率选择性衰落的能力。因此单载波调制系统在高速数据传输时常常采用的复杂的均衡技术,在多载波调制系统中可以得到简化或省略。2)抗脉冲干扰的能力强:这主要是由于OFDM信号的解调是在多个码元周期中进行积分,从而分散了脉冲干扰的影响。ITT的测试报告表明,使多载波调制系统发生错误的脉冲噪声的门限电平比单载波系统约高11dB。另外,对于某些多载波调制系统,例如小波包调制,通过子载波的合理选择也可以降低脉冲干扰的影响。3)频谱效率较高:通过适当的选择和配置子载波,可以获得较高的频谱效率。以OFDM为例,由于各子载波(子信道)频谱重叠且相互正交,其极限频谱效率可达到2Baud/Hz。4)合理配置各子信道的传输方式,可以提高系统的容量、传输效率或支持多业务的能力。例如,可以采用注水法(Water-fillingorWater-pouring)动态分配各子信道的数据传输速率,从而提高系统的容量和传输效率。又如,在小波包调制系统中,可以方便地实现多速率信号的并行传输,从而满足多种业务和业务质量的要求。多载波调制系统也存在一些缺陷,如:对符号定时和频率偏移较为敏感;信号峰值功率与平均功率的比值较大,故对前端放大器的线性要求较高等。同步对于多载波系统具有重要的意义,信道的衰落和时变特性都会破坏载波间的正交性引起载波间干扰;传播时延、接收端和发射端的振荡频率的偏差、信道的多径效应都会使接收信号产生符号间干扰,因此接收机必须确定采样的最佳时刻来降低符号间干扰。二、国内外研究现状目前国内外对多载波调制系统中同步的研究多是针对于正交频分复用(OFDM)系统进行研究的。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)是多载波调制的一种特殊形式。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输。,必须解决OFDM技术中的同步这个关键技术。OFDM系统中的同步技术主要包括3个方面[l2]:符号同步(SymbolSynchronization)包括符号粗同步和符号细同步;载波同步(CarrierSynchronization)和采样率同步(SamplingSynchronization)。OFDM信号波形使得大多数为单载波系统设计的同步算法不再适用,这些区别表现在对各种同步错误的敏感性。下面将对这几种同步简单介绍:,不仅造成解调后输出的信号幅度衰减以及信号